Материалы эксперимента на Международной космической станции
Эксперимент «Материалы на Международной космической станции» ( MISSE ) — это серия экспериментов, установленных снаружи Международной космической станции (МКС), в которых исследуются последствия длительного воздействия материалов на суровую космическую среду.
Проект MISSE оценивает производительность, стабильность и долгосрочную живучесть материалов и компонентов, запланированных для использования НАСА, коммерческими компаниями и Министерством обороны (МО) на будущих низкой околоземной орбите (НОО), синхронной орбите и межпланетных космических миссиях. Установка длительного воздействия (LDEF), которая была извлечена в 1990 году после 68 месяцев пребывания на околоземной орбите, показала, что космическая среда очень враждебна ко многим материалам и компонентам космических кораблей. Атомарный кислород , который является наиболее распространенным видом атомов, встречающимся на низкой околоземной орбите, вступает в высокую реакционную способность с пластиками и некоторыми металлами, вызывая сильную эрозию .
Существует также сильное ультрафиолетовое излучение из-за отсутствия атмосферного фильтра . Это излучение разрушает и затемняет многие пластмассы и покрытия. также Космический вакуум меняет физические свойства многих материалов. Удары метеоритов и искусственного мусора на орбите могут повредить все материалы, находящиеся в космосе. Совместное воздействие всех этих сред на космический корабль можно исследовать только в космосе. MISSE оценивает материалы, используемые в настоящее время, и те, которые планируется использовать в будущих космических миссиях. [ 1 ]
Программа MISSE является прямым преемником полезных нагрузок «Мир» для воздействия на окружающую среду (MEEP), которые более года прикреплялись к стыковочному модулю «Мир» космической станции «Мир» между полетами шаттлов STS-76 и STS-86 ; [ 2 ] и является потомком объекта длительного воздействия . Также MEEPS может проследить свое начало от лотков для проб с пассивной оптической матрицей образцов (POSA), которые использовались на STS-1 и STS-2 , и их преемника «Эффекты взаимодействия кислорода с материалами» (EOIM) на STS-3 и STS-5 .
Испытанные материалы
[ редактировать ]В рамках проекта MISSE проходят испытания около 1508 образцов. Образцы варьируются от таких компонентов, как переключатели, датчики и зеркала, до таких материалов, как полимеры , покрытия и композиты . Оцениваются также биологические материалы, такие как семена, споры и различные типы бактерий. Каждый материал миссии перед отбором должен был быть индивидуально протестирован в лаборатории. Последним испытанием материалов является их воздействие на космическую среду. В лаборатории каждый материал может одновременно подвергаться воздействию только одной конкретной моделируемой среды. В космосе они подвергаются воздействию всех сред одновременно. Помимо тестирования новых материалов, MISSE также будет заниматься вопросами, касающимися текущих материалов, например, тех, которые используются в спутниках связи, которые страдают от преждевременных отказов энергетических массивов солнечных батарей. Будут также испытаны новые поколения солнечных элементов с более длительным сроком службы.
MISSE также будет тестировать покрытия, используемые для контроля температуры поглощения тепла и излучения спутников. Агрессивная космическая среда ограничивает срок службы покрытий. Будут испытаны новые покрытия, которые, как ожидается, будут гораздо более стабильными в космосе и, следовательно, будут иметь более длительный срок службы. MISSE также решит главную проблему пилотируемого исследования Марса: защиту экипажа от очень энергичных космических лучей, обнаруженных в межпланетном пространстве. Новые концепции легких щитов будут опробованы на MISSE. Планируются сверхлегкие мембранные конструкции для солнечных парусов, больших надувных зеркал и линз. Будут также исследованы эффекты воздействия микрометеороидов на эти материалы. [ 1 ]
Данные MISSE (MISSE 1–7) теперь открыты для общественности через зарегистрированную учетную запись по адресу http://materialsinspace.nasa.gov/ . Там, где это было возможно, НАСА попыталось собрать данные прошлых экспериментов MISSE и сделать их доступными для общественности. Данные все еще собираются от исследователей и добавляются в базу данных MISSE.
Развертывание ПРОМЫШЕК
[ редактировать ]Материалы, выбранные для миссии, помещаются в контейнеры для пассивных экспериментов (PEC), похожие на портфели. УИК используются для транспортировки экспериментов на МКС и обратно. Во время выхода в открытый космос их размещают на поручнях или на открытой экспериментальной площадке МКС. Контейнеры открываются полностью (360°), поэтому две поверхности с экспериментами обращены в противоположные стороны. Эксперименты по возможности фотографируются несколько раз во время их пребывания снаружи, обычно всякий раз, когда появляется такая возможность в связи с запланированным выходом в открытый космос. После пребывания в космосе MISSE извлекается таким же образом, как и при развертывании. Образцы материалов проверяются на предмет того, сохраняют ли они уникальные свойства, необходимые для выполнения космических миссий. MISSE имеют активные и пассивные детекторы, позволяющие считывать временную историю или считывать то, что происходило с материалами в определенные моменты времени. Вернувшись на землю, будут проведены испытания для определения последствий его воздействия. Эти испытания определят, какие материалы достаточно прочны, чтобы выжить в космосе.
Первоначально планировалось развернуть MISSE-1 и 2 примерно на год, а MISSE-3 и 4 — на срок до трех лет. Из-за приостановки работы флота шаттлов после катастрофы космического корабля «Колумбия» в эти планы потребовалось внести изменения. MISSE 1 и 2 предоставили данные за три года, а MISSE 3 и 4 предоставили данные за один год. [ 3 ]
МИСС-1 и МИСС-2
[ редактировать ]Первая и вторая серия экспериментов была запущена космическим кораблем « Дискавери » во время миссии STS-105 10 августа 2001 года и содержала 910 образцов различных материалов. [ 4 ] Он был установлен в двух отдельных поручнях шлюза, расположенных на шлюзе Quest Joint и бензобаках высокого давления. [ 5 ]
30 июля 2005 года, во время первого выхода в открытый космос миссии STS-114 , оба эксперимента были извлечены. [ 6 ]
-
ICC STS-105 с MISSE-1 и 2
-
MISSE PEC1 и 2 ездят на квесте
-
ОТПРАВИТЬ PEC1
-
MISSE PEC1 установлен на Quest
-
МИСС PEC2
-
Вид MISSE PEC2, установленного на Quest
МИСС-5
[ редактировать ]Это был третий начатый эксперимент MISSE, хотя и пятый MISSE PEC. MISSE-5 был запущен космическим кораблем " Дискавери" в рамках миссии STS-114 26 июля 2005 года и содержал 254 образца различных материалов. [ 7 ] Он был установлен на ферме P6 , а год спустя, во время третьего выхода в открытый космос миссии STS-115 15 сентября 2006 года, пакет MISSE-5 был извлечен. [ 8 ]
МИССЕ-5 содержала три расследования. Один эксперимент - эксперимент с солнечными элементами передовой технологии (FTSCE), проверка производительности 36 солнечных элементов для использования на будущих космических кораблях. Второе исследование измерило деградацию более 200 гибких материалов в космической среде. В третьем эксперименте использовался PCSat-2 , который обеспечивал систему связи и тестировал готовое решение любительской спутниковой службы для телеметрического управления и контроля. МИСС-5 стал первым активным экспериментом серии МИСС. Ему требовалась энергия, и он мог связываться с землей через PCSat-2. [ 9 ]
-
MISSE PEC5 готовится к запуску. Слева — FTCSE, справа — PcSat-2, накрытый золотым термоодеялом с образцами гибких материалов.
-
MISSE PEC5 на конце фермы P6
-
MISSE PEC5 на конце фермы P6
МИСС-3 и МИСС-4
[ редактировать ]Четвертая и пятая серия экспериментов MISSE (MISSE PEC3 и MISSE PEC4) были запущены космическим кораблем Discovery во время миссии STS-121 3 августа 2006 года и содержали 875 образцов различных материалов. [ 10 ] MISSE-3 был установлен на одном из баков высокого давления вокруг шлюза экипажа, а MISSE-4 - на внешнем конце шлюзового шлюза Quest Joint экипажем 13 -й экспедиции. [ 11 ] Год спустя, во время четвертого выхода в открытый космос миссии STS-118 18 августа 2007 года, были обнаружены эксперименты MISSE-3 и 4. [ 12 ]
MISSE 3 и 4 также служили образовательным целям: на них было запущено около восьми миллионов семян базилика , которые были переданы детям для научных экспериментов, чтобы стимулировать интерес к космической науке. [ 3 ]
-
МИСС PEC3
-
МИСС PEC4
-
МИССИЯ-3 перед возвращением во время STS-118.
МИСС-6
[ редактировать ]Шестая серия экспериментов MISSE, обозначенная как 6A и 6B, была запущена космическим кораблем « Индевор » во время миссии STS-123 13 марта 2008 года и содержит более 400 образцов различных материалов. [ 13 ] Он был установлен на внешнем комплексе полезной нагрузки «Колумбус» . Была предпринята попытка установки во время третьего выхода в открытый космос , однако изначально корпус не помещался на кронштейн. [ 14 ] Он был успешно установлен во время пятого выхода в открытый космос. [ 15 ]
И MISSE 6A, и 6B были подняты во время первого выхода в открытый космос миссии STS-128 и вернулись на Землю в сентябре 2009 года. [ 16 ] [ 17 ]
-
MISSE PEC6A и 6B на модуле Columbus
-
МИСС PEC6A и 6B
-
Изображение обложки MISSE PEC6A и 6B
МИСС-7
[ редактировать ]Седьмая серия экспериментов MISSE проводилась на адаптере полезной нагрузки ExPRESS (ExPA). [ 18 ] : 6 на Экспресс-логистическом перевозчике 2 . [ 19 ] Их доставили на станцию (на ELC-2) в ноябре 2009 года на борту миссии STS-129 .
MISSE-7 состоит из двух контейнеров для пассивных экспериментов (PEC) размером с чемодан, обозначенных как MISSE 7A и MISSE 7B. После установки на внешней стороне МКС астронавтами, выходящими в открытый космос, ПИК открывались. Ориентация MISSE 7A была обращена в космос/на Землю, а MISSE 7B была обращена вперед/назад относительно орбиты МКС. И MISSE 7A, и MISSE 7B содержали активные и пассивные эксперименты. Пассивные эксперименты предназначены для пред- и послеполетной оценки в наземных лабораториях. Будучи первым в программе MISSE, активные эксперименты предназначены для взаимодействия с системами питания и связи на МКС, позволяя передавать данные обратно на Землю.
MISSE-7 также содержал эксперименты, установленные на его базе ExPA. Эти эксперименты включали SpaceCube , который был разработан инженерами Центра космических полетов имени Годдарда НАСА и представляет собой реконфигурируемую высокопроизводительную систему, основанную на коммерческих FPGA Xilinx Virtex-4, предназначенную для приложений космических полетов, требующих интенсивной вычислительной обработки на борту. Целью MISSE-7 SpaceCube было служить «орбитальным» испытательным стендом для демонстрации выполнения программ, защищенных от радиации, а также методов обнаружения и исправления ошибок, которые помогут использовать коммерческие устройства обработки данных в космосе. [ 20 ]
Активные эксперименты на 7А включали эксперимент Ксилинкса-Сандии с расстройством единичных событий. [ 18 ] : 35 который обнаружил радиационное воздействие на активные схемы FPGA и обнаружил больше сбоев в высоких широтах и в Южно-Атлантической аномалии . [ 18 ] : 20
Научно-исследовательская лаборатория ВМФ несла основную ответственность за MISSE 7A, в то время как исследовательская лаборатория ВВС , НАСА, Boeing , другие отраслевые партнеры и научные круги проводили эксперименты по MISSE 7B. [ 21 ]
Два ПЭК были собраны для возвращения на Землю во время миссии STS-134.
-
MISSE-7 перед запуском с двумя пассивными экспериментальными контейнерами, установленными на платформе ExPA.
-
МИСС PEC7A и 7B
-
МИСС PEC7A и 7B на ELC-2
МИССИЯ-7 Эксперименты
[ редактировать ]- SpaceCube — это небольшая, легкая, реконфигурируемая многопроцессорная платформа для приложений космических полетов, требующих экстремальных вычислительных возможностей. Он использует стекируемую архитектуру и основан на FPGA Xilinx Virtex 4 FX60 (по 2 на процессорную карту). Первая миссия SpaceCube состоялась в рамках миссии обслуживания Хаббла 4 в рамках эксперимента с датчиками относительной навигации. [ 22 ] SpaceCube предоставит орбитальную испытательную платформу для демонстрации инновационных радиационно-стойких технологий с помощью программного обеспечения. [ 20 ]
МИСС-8
[ редактировать ]Миссия STS-134 , запущенная в мае 2011 года, провела эксперимент MISSE PEC8 и вернула MISSE PEC7A и PEC7B на Землю. MISSE-7 находился на МКС с момента его доставки на STS-129 . [ 23 ]
На STS-134 MISSE-8 был только один ПЭК, STS-135 ко второй установке MISSE члены экипажа добавили экспонирующую пластину ORmatE-III.
Экспозиционную пластину MISSE-8 PEC и ORmatE-III планировалось извлечь в феврале 2014 года через выход в открытый космос. Их вернули внутрь капсулы SpaceX Dragon в рамках миссии SpX-3 . [ 24 ]
-
Астронавт Эндрю Фойстел меняет MISSE PEC7A и 7B на PEC8 STS-134.
-
Композиция фотографий, сделанных во время выхода STS-135 в открытый космос всей МКС с ELC-2, обратите внимание на MISSE-8 PEC справа.
-
MISSE-8 и конструкция пластины ORmatE-III
-
МИСС-8, фотография Рона Гарана STS-135.
-
Пластина MISSE-8 ORmatE-III от NASA Select TV
-
Экспонирующая пластина MISSE-8 ORmatE-III, установленная на ELC-2 во время выхода в открытый космос STS-135
МИСС-ФФ
[ редактировать ]Платформа экспериментального летного комплекса МКС «Материалы» (MISSE-FF) предоставляет возможность тестировать материалы, покрытия и компоненты или проводить другие более крупные эксперименты в суровых условиях космоса, что практически невозможно провести коллективно на Земле. Испытания на низкой околоземной орбите (НОО) позволяют комплексно проверять, как материалы реагируют на воздействие ультрафиолетового излучения (УФ), атомарного кислорода (АО), ионизирующего излучения, сверхвысокого вакуума (СВВ), заряженных частиц, термических циклов, электромагнитного излучения, и микрометеороиды в среде НОО.
MISSE-FF является продолжением полетной полезной нагрузки от MISSE 1 до MISSE 8, но представляет собой совершенно новую конструкцию, которая устраняет необходимость в внекорабельной деятельности (EVA) для операций MISSE. MISSE-FF — это совместная работа Alpha Space и программы МКС, в которой базовая структура и авионика находятся на МКС в течение всего срока ее существования. Носители образцов MISSE (MSC) прикрепляются, а затем извлекаются с помощью ISS Canadarm 2 . MSC запускаются на объект, а затем возвращаются на Землю по окончании периода испытаний. MISSE-FF управляется роботизированно с земли, и для работы объекта не требуется никаких запланированных интерфейсов экипажа, за исключением загрузки будущих контейнеров для образцов MISSE (MSC) на передаточный лоток для транспортировки MSC через воздушный шлюз JEM и последующей выгрузки MSC из передаточного лотка. и подготовка MSC к возвращению на Землю. Этот объект представляет собой разработку новых технологий и систем, ранее не доступных сообществу материаловедения. Новой функцией, недоступной ранее, является возможность каждого MSC фотографировать каждый образец ежемесячно (или чаще, если требуется), которая предоставляется каждому главному исследователю для мониторинга состояния его образца/эксперимента на протяжении всего периода. его время на орбите. MISSE MSC также предлагает варианты мощности и данных для экспериментов, которые требуют сбора данных и/или мощности для своих экспериментов. MISSE-FF предлагает четыре направления обзора пространства для тестирования образцов или экспериментов: Ram (вид вперед, когда МКС движется по своей орбите), Wake (вид за МКС, аналогичный следу за лодкой в воде), Зенит (вид в сторону от МКС). землю в глубокий космос и к солнцу) и Надир (взгляд вниз, на землю). Ученые проверяют долговечность материалов или компонентов, например ускоренную деградацию, прилипание к космическому загрязнению и потерю массы.
Участники МИССЕ
[ редактировать ]Проект MISSE — это совместная работа, управляемая Исследовательским центром НАСА в Лэнгли . В число участников входят: Космический центр НАСА имени Джонсона , Центр космических полетов НАСА имени Маршалла , Исследовательский центр НАСА Гленна , Лаборатория материалов , Исследовательской лаборатории ВВС Исследовательская лаборатория ВМС , [ 25 ] Infosight Corporation и Boeing Phantom Works . Интеграцию шаттла и МКС MISSE осуществляет Управление космических кораблей Министерства обороны США и интеграции полезной нагрузки МКС.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б «МИСС: Испытание материалов в космосе» . НАСА. Июль 2001 года . Проверено 25 марта 2008 г.
- ^ Уильям Х. Кинард. «Система архивирования полезной нагрузки воздействия на окружающую среду (MEEP) МИР» . НАСА, Исследовательский центр Лэнгли. Архивировано из оригинала 7 марта 2008 г. Проверено 25 марта 2008 г.
- ^ Jump up to: а б «МИССЕ оставляет свой след» . НАСА, Исследовательский центр Лэнгли. 10 октября 2005 г. Проверено 28 марта 2008 г.
- ^ «МИСС 1 и МИСС 2» . НАСА.
- ^ «СТС-105, Отчет о состоянии ЦУП №13» . НАСА, Космический центр Линдона Б. Джонсона . 16 августа 2001 года. Архивировано из оригинала 9 августа 2002 года . Проверено 25 марта 2008 г.
- ^ «Отчет о состоянии ЦУП STS-114 №09» . НАСА, Центр управления полетами . 30 июля 2005 г. Проверено 25 марта 2008 г.
- ^ «МИСС 5» . НАСА.
- ^ «Отчет о состоянии ЦУП СТС-115 №12» . НАСА.
- ^ «Материалы Эксперимента Международной космической станции – 5 (МИССЭ-5)» . НАСА. Архивировано из оригинала 27 февраля 2008 г.
- ^ «МИСС 3 и МИСС 4» . НАСА.
- ^ «Экипажи станции вернулись внутрь после выхода в открытый космос» . НАСА.
- ^ «Отчет о состоянии ЦУП СТС-118 №21» . НАСА.
- ^ «Материалы Эксперимента Международной космической станции – 6А и 6Б (МИССЭ-6А и 6Б)» . НАСА. Архивировано из оригинала 8 июля 2009 г.
- ^ «Отчет о состоянии ЦУП СТС-123 №15» . НАСА.
- ^ «Отчет о состоянии ЦУП СТС-123 №25» . НАСА.
- ^ «Отчет шаттла STS-128 | Все цели выполнены во время выхода в открытый космос № 1» . Космический полет сейчас . Проверено 16 февраля 2016 г.
- ^ «Возвращение отправителю: МИСС-6 возвращается домой после более чем года пребывания в космосе» . Архивировано из оригинала 5 сентября 2009 года . Проверено 8 сентября 2009 г.
- ^ Jump up to: а б с Ли, Дэвид С.; Калб, Джеффри Л.; Буллингтон, Дэвид М.; Блансетт, Итан Л. (1 августа 2010 г.). Эксперимент Sandia-Xilinx Virtex Fpga Seu на Международной космической станции (Отчет) – через www.osti.gov.
- ^ «Материалы Эксперимента Международной космической станции – 7 (МИССЭ-7)» . Архивировано из оригинала 10 декабря 2008 года . Проверено 17 октября 2009 г.
- ^ Jump up to: а б Дэвид Петрик (2009). «MAPLD2009 — Деятельность SpaceCube» . НАСА .
- ^ Дональд А. Яворске и Джон Сиамидис. «Обзор материалов эксперимента 7B на Международной космической станции» (PDF) . Проверено 6 ноября 2009 г.
- ^ Дэвид Петрик (2009). «MAPLD2009 — RNS SpaceCube» . НАСА .
- ^ Крис Гебхардт (2009). «STS-134: предпоследний полет шаттла PRCB по базовым линиям для доставки AMS на станцию» . NASASpaceflight.com . Проверено 19 января 2010 г.
- ^ «Обновление 36-й экспедиции: 1 июля 2013 г. | НАСА» . НАСА.gov . 01.07.2013 . Проверено 16 февраля 2016 г.
- ^ «MISSE-8 компании NRL запущен на борту STS-134 — исследовательской лаборатории ВМС США» . www.nrl.navy.mil . Архивировано из оригинала 29 января 2013 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ] в этой статье Использование внешних ссылок может не соответствовать политике и рекомендациям Википедии . ( февраль 2016 г. ) |
- Сайт НАСА для MISSE-1–MISSE-5
- Информационный бюллетень НАСА о MISSE: Испытание материалов в космосе
- Информационный бюллетень НАСА MISSE оставляет свой след
- Фоновая функция НАСА для MISSE
- Материалы Международной космической станции (MISSE) 5, разработанные для тестирования передовой технологии солнечных батарей на борту МКС
- Эксперимент по передовым технологиям с солнечными элементами (FTSCE) для MISSE-5 проверен и подготовлен к полету на STS-114
- Пресс-релиз о поиске MISSE-5
- Информационный бюллетень по МКС - МИСС 1 и 2
- Информационный бюллетень по МКС - МИСС 3 и 4
- Информационный бюллетень по МКС - МИСС 5
- Информационный бюллетень по МКС - MISSE 6A и 6B
- Страница дизайна PCsat 2